壓電材料行業(yè)市場機遇深度分析2023

• 方蔓桃 2023年10月13日 來源：百度 263 9
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到目前為止，所有壓電材料都是固體的。這種材料之所以被稱為壓電材料，是因為它們具有正常情況下保持電荷，在承受壓力時釋放電荷的特性。這些固體壓電材料目前被廣泛用于聲吶設(shè)備、吉他拾音器和手機揚聲器等產(chǎn)品中。在最新研究中，密歇根州立大學(xué)化學(xué)家伊克巴勒·

壓電材料因外部作用發(fā)生形變時會產(chǎn)生電力，從而能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)化成電能。壓電性(壓電效應(yīng))是指材料在受擠壓或拉伸時可以產(chǎn)生電荷，或在材料兩端施加電壓后使材料伸長或縮短的特性。壓電材料不僅像馬達那樣可直接將電力轉(zhuǎn)換成驅(qū)動力，還可以用電產(chǎn)生聲波、超聲波等。壓電效應(yīng)自發(fā)現(xiàn)以來，在電子、超聲、通信、引爆等許多技術(shù)領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。

壓電材料主要有三類，第一類是無機壓電材料：分為壓電晶體和壓電陶瓷，壓電晶體一般是指壓電單晶體;壓電陶瓷則泛指壓電多晶體;第二類有機壓電材料，又稱壓電聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)(薄膜)及以它為代表的其他有機壓電(薄膜)材料;第三類復(fù)合壓電材料，這類材料是在有機聚合物基底材料中嵌入片狀、棒狀、桿狀、或粉末狀壓電材料構(gòu)成的。

到目前為止，所有壓電材料都是固體的。這種材料之所以被稱為壓電材料，是因為它們具有正常情況下保持電荷，在承受壓力時釋放電荷的特性。這些固體壓電材料目前被廣泛用于聲吶設(shè)備、吉他拾音器和手機揚聲器等產(chǎn)品中。在最新研究中，密歇根州立大學(xué)化學(xué)家伊克巴勒·侯賽因等人發(fā)現(xiàn)了迄今第一種在室溫下以液體形式存在的壓電材料。

如果你想了解人工智能醫(yī)療行業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展狀況、市場供需、競爭格局、標桿企業(yè)、發(fā)展趨勢、機會風險、發(fā)展策略與投資建議等進行了分析……我們研究院撰寫的《2021-2025年中國壓電材料行業(yè)發(fā)展前景及深度調(diào)研分析報告》。重點分析了我國人工智能醫(yī)療行業(yè)將面臨的機遇與挑戰(zhàn)，對人工智能醫(yī)療行業(yè)未來的發(fā)展趨勢及前景作出審慎分析與預(yù)測。

從性能參數(shù)比較上來看，壓電陶瓷壓電性強、介電常數(shù)高、可以加工成任意形狀，但機械品質(zhì)因子較低、電損耗較大、穩(wěn)定性差，因而適合于大功率換能器和寬帶濾波器等應(yīng)用，但對高頻、高穩(wěn)定應(yīng)用不理想。石英等壓電單晶壓電性弱，介電常數(shù)很低，受切型限制存在尺寸局限，但穩(wěn)定性很高，機械品質(zhì)因子高，多用來作標準頻率控制的振子、高選擇性(多屬高頻狹帶通)的濾波器以及高頻、高溫超聲換能器等。

最新發(fā)現(xiàn)的液體壓電材料是一種離子液體，離子液體由具有不對稱性的柔性有機陽離子和具有對稱性的弱配位陰離子的鹽制成。電在這些離子液體內(nèi)部積聚，研究人員在用活塞向圓柱體內(nèi)的離子液體樣本施加壓力時發(fā)現(xiàn)，電被釋放出來。他們還發(fā)現(xiàn)，釋放的電量與施加的壓力成正比。進一步的測試表明，離子液體的光學(xué)性質(zhì)在其釋放電流時發(fā)生了變化，在某些情況下，液體彎曲光線的方式也發(fā)生了變化。

從壓電石英產(chǎn)業(yè)鏈來看，原材料是石英晶體。石英晶體介電系數(shù)和壓電系數(shù)的溫度穩(wěn)定性特別好，其壓電系數(shù)在常溫范圍內(nèi)幾乎不隨溫度變化，在20～200℃范圍內(nèi)，溫度每升高1℃，壓電系數(shù)d11僅減少0.016%。在常壓下不同溫度時，石英晶體結(jié)構(gòu)是不同的，在溫度低于573℃時，是α石英晶體;溫度在573～870℃時，是β石英晶體;溫度在870～1470℃時是鱗石英;溫度達到1470℃就轉(zhuǎn)變成方石英。用于制造壓電元器件的主要是α石英晶體。

壓電材料是受到壓力作用時會在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。利用壓電材料的這些特性可實現(xiàn)機械振動(聲波)和交流電的互相轉(zhuǎn)換。因而壓電材料廣泛用于傳感器元件中，例如地震傳感器，力、速度和加速度的測量元件以及電聲傳感器等。

從全球市場規(guī)模來看，受益于濾波器市場不斷增長，全球壓電石英晶體元件市場銷售額保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計，2021年全球壓電石英晶體元件市場銷售額達到31億美元，預(yù)計2028年將達到43億美元，CAGR將達到為4.3%。

智能化是當下新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點，壓電技術(shù)既能用于傳感器又能用于驅(qū)動器，同時還能給無源傳感器供電，將在產(chǎn)業(yè)智能化過程中發(fā)揮重要的作用，也是功能陶瓷的研究熱點。

利用正壓電效應(yīng)，壓電材料不僅可以用于壓電能量收集器件給信號燈或者無源傳感器自供電，也可以用于振動和加速度傳感器監(jiān)測振動信號。利用逆壓電效應(yīng)，施加直流電場時，壓電陶瓷可以產(chǎn)生納米級精度的位移，可制備用于高精密位移控制的壓電驅(qū)動器。壓電驅(qū)動器具有結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、響應(yīng)速度快、驅(qū)動力大等優(yōu)點在航空航天、精密光學(xué)儀器、生物醫(yī)學(xué)、微型機器人等高新技術(shù)領(lǐng)域作為精確位移控制的核心元器件獲得廣泛應(yīng)用。

壓電材料行業(yè)市場需求及前景分析

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、無線終端產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，我國壓電材料市場處于供不應(yīng)求，產(chǎn)量及需求量呈現(xiàn)波動增加趨勢。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國壓電石英材料產(chǎn)量為1082噸，需求量為1544噸，2021年產(chǎn)需量分別為1100噸、1600噸。傳感器中的壓電材料通常有三類：一類是壓電晶體，它是單晶體，如石英晶體、酒石酸鉀鈉等;另一類是經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷，它是人工合成的多晶體，如鈦酸鋇等;第三類是有機壓電材料，是新型的壓電材料，如聚偏二氟乙烯等。

壓電材料是一種能夠進行機械能與電能之間相互轉(zhuǎn)化的智能材料，現(xiàn)已形成市場規(guī)模為每年近百億美元的巨大產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用范圍從手機等家用電子產(chǎn)品到航空航天、艦艇聲納、高速列車等領(lǐng)域。半個世紀以來，壓電材料產(chǎn)業(yè)一直由性能優(yōu)異的鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷所統(tǒng)治。

政策大力支持，為新材料行業(yè)發(fā)展保駕護航。由于我國關(guān)鍵材料領(lǐng)域供給缺口較大，國家相繼頒布相關(guān)政策規(guī)劃大力發(fā)展新材料行業(yè)。2012年以來，各部門相繼出臺新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和指導(dǎo)意見，通過綱領(lǐng)性文件、指導(dǎo)性文件、規(guī)劃發(fā)展目標與任務(wù)等構(gòu)筑起新材料發(fā)展政策金字塔，予以全產(chǎn)業(yè)鏈、全方位的指導(dǎo)。

壓電陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域涉及消費類電子、工業(yè)、醫(yī)療、軍工等，市場空間巨大。小型化、集成化、柔性、高性能是壓電陶瓷及器件的發(fā)展方向，壓電陶瓷及器件正從單層發(fā)展到多層器件;從純陶瓷發(fā)展到具有柔性陶瓷/聚合物復(fù)合器件，甚至到完全柔性的PVDF基器件;從壓電陶瓷器件發(fā)展到具有高分辨率、高帶寬壓電單晶器件等。

壓電陶瓷和壓電晶體為壓電材料主流產(chǎn)品。壓電陶瓷能夠提高和改善壓電傳感器以及聲換能器等的性能，市場需求日益旺盛。2021年全球壓電陶瓷市場規(guī)模達631.2億元，同比增長14.3%。隨著下游行業(yè)快速發(fā)展，未來壓電陶瓷市場規(guī)模將進一步擴大。

在市場競爭方面，我國壓電材料生產(chǎn)企業(yè)眾多，企業(yè)規(guī)模較小。我國壓電材料龍頭企業(yè)為無錫好達電子、天通股份以及中科三環(huán)，但以上三家企業(yè)僅占據(jù)我國市場不到10.0%的份額。受技術(shù)壁壘及原材料等因素影響，海外品牌占據(jù)我國高端壓電材料市場主導(dǎo)地位。

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